【正文】 七，故障停車或者是啟 動失敗都設(shè)置聲光報(bào)警，最好程序返回。三，任一臺發(fā)電機(jī)起動成功后合閘供電 ， 循環(huán)監(jiān)測是否重載，如重載再調(diào)用并車 模塊。本系統(tǒng)的主要模塊有：機(jī)組的自起動模塊、自動并車模塊、 自動調(diào)頻調(diào)頻模塊、重載詢問模塊、自動解列模塊等。注意 的是輸入繼電器不能出現(xiàn)在梯形圖中，它取決于外部電路的通斷。用指令表編的程序不容易閱讀，大多數(shù)復(fù)雜的程序使 用的編程語言還是梯形圖。各個(gè)廠家的 PLC 編程只能使用自身開發(fā)的軟件 * 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 編程指令：跟單片機(jī)類似 ， PLC里的數(shù)據(jù)寄存器相當(dāng)于單片機(jī)的 RAM數(shù)據(jù)存儲器。第 4 章電站自動化系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計(jì) PLC 編程語言 PLC 的匯編語言一共有 5種 ： 梯形圖、順序功能圖、指令表、功 能塊圖、結(jié)構(gòu)文本 . 其中梯形圖和指令表是最常用的匯編語言 fw)。因此，系統(tǒng)配《的工控機(jī)建議在主頻為 100? 166 MHz下工作 ， 并且 盡量使外頻低一些，倍頻高一些，這既能保證可靠性，又能降低千擾 C 不間斷電源 （ Uninterruptible Power System)裝置的特點(diǎn)室當(dāng)電網(wǎng)不正?；虬l(fā)生中斷 故陣室，能夠不間斷地提供高性能指標(biāo)和高可靠性地電源 U2】 .利用不間斷電源 （ UPS)既可 以保證系統(tǒng)監(jiān)控核心的正常工作，又可以提供優(yōu)質(zhì)的電力，減少對微機(jī)的電磁干擾，工業(yè) 監(jiān)控機(jī)的特殊電源在一定程度上也起到相同的作用。所以在啟動大功率設(shè)備前都要進(jìn) 行系統(tǒng)詢問，檢測此時(shí)電網(wǎng)的功率是否符合啟動 . 系統(tǒng)抗干擾能力問題 監(jiān)控系統(tǒng)的研制到實(shí)際應(yīng)用的過程中，一個(gè)需要重點(diǎn)解決的問題，就是抗干擾，同浙江工業(yè)大學(xué)碩 i?學(xué)位論文 時(shí) , 這也是追求系統(tǒng)可靠性的重要手段對于艦船應(yīng)用設(shè)備來說 ，它將受到許多的外界環(huán)境 因素影響。當(dāng)電 壓超出允許范圍時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號：當(dāng)頻率偏高額定值超過允許范圍時(shí) ， 根據(jù)偏差大小自 動地選擇不同的脈寬進(jìn)行調(diào)速，直至頻率符 合要求為止。若三次 啟動均失敗，裝置停止工作 ， 發(fā)出聲、光報(bào)警。船級社規(guī)定 : 突然卸去負(fù)荷 ， 原動機(jī)瞬間調(diào)速率小于 10%:穩(wěn)定調(diào)速率小于 5%. 其它監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)策略 發(fā)電機(jī)組的自動起動 自動起動裝置接到起動指令后立即投入工作 176。 25%。高于電網(wǎng)額定頻率時(shí) ， 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 升高，力矩不變情況下輸出功率增加，電機(jī)過載；端電壓不變 的情況下磁通減少，起動轉(zhuǎn) 矩降低⑷， 要保持電網(wǎng)電壓的恒定需要隨時(shí)調(diào)節(jié)原動機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,柴油機(jī)噴油量的大小決定了一定 轉(zhuǎn)速下的輸出功率。在自動控制系統(tǒng)中，這些環(huán)節(jié)可通過發(fā)電機(jī)主開關(guān)中的常 閉副觸電來實(shí)現(xiàn)， 頻率及有功功率自動調(diào)整 船舶電站負(fù)載突然變化時(shí)，破壞了原動機(jī)的驅(qū)動功率與機(jī)組負(fù)載功率的平衡 ， 引起發(fā) 電機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化，電網(wǎng)頻率隨之改變 (/np/60), 電力系統(tǒng)運(yùn)行的兩項(xiàng)質(zhì)童指標(biāo)是電壓和頻率，所以頻率要保持穩(wěn)定 ， 波動盡量控制在 很小的范圍內(nèi)。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)上的機(jī)組端電 壓是相同的，但電勢隨著承擔(dān)的無功功率的不同而不同 ， 可通過歷次電流改變。對于 數(shù)字化自動并車裝 *來說 ,只需執(zhí)行三大步 (頻率檢測、待并機(jī)組頻率調(diào)整、相位差檢測 ), 就可實(shí)現(xiàn)并車功能，而且不需要 A/D、 D/A變換，結(jié)構(gòu)簡單。檢測誤差、主開關(guān)動作誤差、電網(wǎng)可能存在的頻率不穩(wěn)定等誤差 ， 而且也延長了并車時(shí) (2)恒定超前相角 不同差頻條件下，相角的提前量容易獲取。當(dāng)所有的條件都滿足時(shí) , 發(fā)合閘指令，但電機(jī)開關(guān)有固有延時(shí)時(shí)間 ， 需要在指令前有一個(gè)提前量，保證以最小的相 位差并車，減小沖擊電流對設(shè)備的影響 這里就提前量的獲取作詳細(xì)的分析。177。由此可知，不存在理想的并車，只要既能實(shí)現(xiàn)并車，又不損壞發(fā)電機(jī)組就可以了。但實(shí)際是不可能的，只能要求電壓差、相位差和 頻率差都在規(guī)定的允許范圍內(nèi)就可合閘并車 . 電壓差過大會產(chǎn)生很大的沖擊電流 ， 在并車操作中壓差要小于土 10%B相位差過大導(dǎo) 致壓差 AU 也大，由此產(chǎn)生的沖擊電流在機(jī)軸上發(fā)生大的沖擊轉(zhuǎn)矩 ， 對于慣性不大的船用 電機(jī)來說很容易使轉(zhuǎn)子扭曲 ， 相位差一般在 土 15176。 =V+V^h)， 其中 g代表待并發(fā)電機(jī)， n代表電網(wǎng) ,0)角頻率 ， ％初相位。在自動運(yùn)行 時(shí)要注意電網(wǎng)上無電壓時(shí) 不需考慮同步條件，解列時(shí)要先進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移再安全停機(jī) *浙江工業(yè)大學(xué)硬士學(xué)位論文 準(zhǔn)同步并車條件 三相同步發(fā)電機(jī)在準(zhǔn)同步并車前需要滿足三個(gè)條件⑽：待并發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)的電壓、 頻率、相位相一致，這是理想的并車操作。并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)很多 ， 比如連續(xù)供電增加電站的可靠性、合理利 用電能以及電機(jī)能夠運(yùn)行在最佳狀態(tài) .待并機(jī)組在投入電網(wǎng)前要進(jìn)行參數(shù)判斷，滿足要求 才被允許并車操作，進(jìn)入并聯(lián)運(yùn)行 [2\ * 并車方法有兩種：自同步和準(zhǔn)同步 自同步的方法是指待并發(fā)電機(jī)事先不加勵磁，等轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速后先投入電網(wǎng)后 加勵磁 ， 利用原動機(jī)的力矩等作用進(jìn)入同步狀態(tài)。 浙江工業(yè)大學(xué)碩 i?學(xué)位論文 第 3 章電站自動化系統(tǒng)的工作分析 在設(shè)計(jì)船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)之前應(yīng)對船舶 自動電力管理系統(tǒng)有深刻的理解。減機(jī)的負(fù)荷率大約可以選擇 ,自動停機(jī)解列時(shí)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)逐 漸執(zhí)行電荷的轉(zhuǎn)移，故障狀態(tài)下則需立刻轉(zhuǎn)移負(fù)荷，最終使剩余的機(jī)組脫離輕載狀態(tài) ? 14. 發(fā)電機(jī)組自動 停機(jī)。 12. 重載詢問。 9. 自動無功功率調(diào)整。 6. 無功功率自動分配和自動恒壓。當(dāng)電網(wǎng)上己有一臺發(fā)電機(jī)組在供電 ， 此時(shí)有重載情況發(fā) 生，需要再并上另一臺機(jī)組。在 45S 內(nèi)，備用發(fā)電機(jī)組也能隨時(shí)自起動投入電網(wǎng)供電。 PLC的計(jì)算機(jī)通信模式，其實(shí)是為了達(dá)成 PLC與計(jì)算機(jī)的 “ 集中圖形監(jiān)控 ” 的目的。日常生活中?？梢姷揭恍躁P(guān)及儀表，如船舶 的發(fā)電機(jī)、報(bào)瞥器等，非常形象而且方面使用，從而使得這些開關(guān)及儀表有了人性浙江工業(yè)大學(xué)碩 i?學(xué)位論文 化的功 能，利用這些人性化的儀表、開關(guān)設(shè)計(jì)圖形監(jiān)控時(shí) ， 即能產(chǎn)生可視化的效果，即可視化的 圖形監(jiān)控，從而使得操作人員能一目了然地監(jiān)控整個(gè)設(shè)備。 (4) 響應(yīng)時(shí)間長 每個(gè) PLC 元件在 EXCEL 存儲表格中響應(yīng)的時(shí)間很長 ， 平均需要 Is 以上，所以在要求 響應(yīng)速度快的監(jiān)控系統(tǒng)中無法滿足需要。這里選用工控組態(tài)軟件 MCGS 來設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 圖 (2) FX2N 控制信號 柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)以及電網(wǎng)都是以 PLC控制為中心，輸送數(shù)據(jù)到 PLC,再由 PLC 發(fā)送回 處理后的數(shù)據(jù) ， 以此連成一個(gè)控制系統(tǒng)。 如圖 所示，船舶電站系統(tǒng)跟 PLC之間的開關(guān) 1是之間傳輸?shù)?， 這是因?yàn)殚_關(guān)量 是二進(jìn)制信息 ， 不是 “ 1” 就是 “ 0” ， 可以不作任何處理就直接傳給控制器 *這里的模擬量信 號應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)電壓、電流信號 ,在進(jìn)入 PLC的 CPU處理之前應(yīng)該連接一個(gè)浙江工業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文 FX0N3A浙江工業(yè)大學(xué)頒十學(xué)位論文 12 tour 電 ，壓 潤滑壓力 ’ _電流 冷卻水溫 ? €電壓 氣瓶床力 ft煙溢甩 ,相位差 柴 4 有功功率 發(fā) 油 升速 PLC 電 機(jī) ^降速 機(jī) 并車 . 倖車 解列 _ _ 圖 PLC與發(fā)電機(jī)組之間倌號圖 有 功 (1) 電網(wǎng)信號：電壓、電流、頻率、總的有功功率等。 本文設(shè)計(jì)的船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)用到的主要硬件有 :三菱 FX2N、 工業(yè)監(jiān)控 PC機(jī)、 各種傳感器和變送器、以及打印機(jī)等。 圖 中，三臺 PLC(FX2N)分別監(jiān)控各自的柴油發(fā)電機(jī)組，每臺 PLC的硬件連接和 程序設(shè)計(jì)相對于其他 PLC 是獨(dú)立的，它們各自通過各種轉(zhuǎn)換器、變送器等智能儀器儀表采 集數(shù)據(jù) ， 并獨(dú)立完成指令的運(yùn)行，運(yùn)算后的數(shù)據(jù)傳送到各自的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，由它們來控制設(shè) 備的運(yùn)行。這就是本文研究船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的重 大意義所在 ?浙江工業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文 第 2 章船舶電站自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 隨著船舶自動化程度的不斷提高，電站自動化由局部的、就地的監(jiān)控，發(fā)展到綜合的、 集中的電站自動化 ? 電站自動化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 本文根據(jù)船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能要求 [||】 ，構(gòu)造了有設(shè)備層、監(jiān)控 層和網(wǎng)絡(luò) 層的三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，如圖 。 因地理位置的特殊性 ， 造船業(yè)一直是舟山工業(yè)的重要支柱 ， 修造業(yè)發(fā)達(dá)，許多國內(nèi)外 浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 船只?？吭诒?風(fēng)港整修。它擁有的安全機(jī)制非 常高，可以設(shè) *密碼，防止程序被誤操作或者被別人盜用。 PLC 有形式多樣的數(shù)據(jù)存取單元 ，可 以顯示字符、監(jiān)控裝置等。 (3) 子系列豐富 比如 FX1S、 FX1N、 FX2N 系列 a其中 FX2N 的功能最強(qiáng)，可以用于要求很高的系統(tǒng)， 圖 FX2N側(cè)面 圖 FX2N正面 浙江丁 .業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 通 過子系統(tǒng)的不同組合可以得到不同的系統(tǒng) ， 避免功能浪費(fèi) ， 節(jié)約投資。 (1)體積小 FX2N 的長度為 150mm,寬度為 90mm,高度為 85mm,非常小巧，很適合在機(jī)電一體化產(chǎn) 品中使用。 PLC 的編程 方式簡單 易學(xué)，可以采用梯形模式結(jié)構(gòu)，工程技術(shù)人員不需要掌握高深的計(jì)算機(jī)技術(shù)就能夠編程。 軟件方面， PLC 有自診斷功能 ， 一旦程序系統(tǒng)或者硬件設(shè)備出現(xiàn)故障， CPU 能夠及時(shí) 采取有效措施，防止事態(tài)擴(kuò)大； PLC有監(jiān)視定時(shí)器，假設(shè)程序跑飛或者執(zhí)行時(shí)間過長，進(jìn) 9 入死循環(huán)，能夠報(bào)警?；? 于 PLC 的船舶電站自動化系統(tǒng)與基于單片機(jī)的船舶電站自 動化系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點(diǎn) 11浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 176。 PLC 可對機(jī)械工業(yè)的幵關(guān)量進(jìn)行監(jiān)控，機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展就為 PLC提供 了空間 ,反過來 PLC也提升了機(jī)械工業(yè)的自動化程度。 PLC 在國內(nèi)市場有著巨大的潛力 ， 國內(nèi)大多數(shù)的小型企業(yè)的生產(chǎn)過程依舊沒有 使用自 動化系統(tǒng)，比如機(jī)械行業(yè) ， 八成以上的設(shè)備還是采用接觸器或者繼電器進(jìn)行監(jiān)控。國內(nèi)也有 單位研 究 PLC,但是因各種原因沒有快速的發(fā)展起來。但是由于船舶電站的研究成本高，技術(shù)難度大，國內(nèi)的產(chǎn)品和世界主要造船國家 相 比，還存在著較大的差距。這些良好的設(shè)備條件為船舶電站自動化的研究鋪展了道路，推 進(jìn)了船舶電站的發(fā)展。 上世紀(jì)末，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)的發(fā)展都得到了質(zhì)的飛躍。 隨著船舶行業(yè)的快速發(fā)展，船舶的大型化和高科技日趨顯著信息處理技術(shù)以及自 動浙江工業(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 監(jiān)控技術(shù)的提高，促進(jìn)了船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的迅速發(fā)展。船舶機(jī)艙自動化是船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向，涉及的技術(shù)面很廣，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)、 信號處理技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)，以及各類的傳感器、光纖等多門學(xué)科。所有的母站、子站都可通過特定的通信網(wǎng)絡(luò)連接 ， 相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理。船舶電站在這種形式下，也大多采用計(jì)算機(jī)技術(shù)并廣泛應(yīng)用。例如需要弱 電供電的數(shù)據(jù)采集卡采集過來的信號 （ 電壓、 電流、頻率等 ）， 經(jīng)過信號處理板后成為控制器所認(rèn)識的數(shù)據(jù)，以供控制器監(jiān)控，有 助于船舶電站的可靠工作。 配電板給船上的舵機(jī)、空調(diào)、 照明、信號等合理分配電力 ， 平時(shí)還配備 24V 的后備電源，以防電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠給一些應(yīng)急設(shè)備供電，比如照明。汽輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)可以 供給整所船的電氣設(shè)備，容量在 500 千瓦到 2500 千瓦之間。到 2020 年，中國或?qū)⒊烧憬I(yè)大學(xué)碩上學(xué)位論文 為造船強(qiáng)國，擁有世界上最先進(jìn)的造船技術(shù)?，F(xiàn)今全球經(jīng)濟(jì)一體化 ， 船舶承擔(dān)著 大部分上的國際貿(mào)易貨物運(yùn)輸量，適應(yīng)新的航運(yùn)要求的船舶不斷出現(xiàn)。 PLC。 此外，本文還就所設(shè)計(jì)的船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的抗電磁千擾、機(jī)械振動干擾以及 溫度和濕度干擾等問題進(jìn)行研究，采用硬件抗干擾和軟件抗干擾相結(jié)合的方法，來有效解 決各種千擾對電氣設(shè)備的影響，以提高電站供電的穩(wěn)定性與可靠性。隨蓍電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā) 展，監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用日 益廣泛，船舶大型化和自動化 ， 對其電站的自動化提出更高的要求 , 電站又是船舶的關(guān)鍵部位之一，船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)承載著非常重要的角色。本 人授權(quán)浙江工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢 索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除文中已經(jīng)加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外 ， 本論文不包含其他個(gè)人或 集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 ， 也不含為獲得浙江工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的 學(xué)位證書而使用過的材料。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體 ， 均已在文中 以明確方式標(biāo)明。 本學(xué)位論文屬于 保密 □ , 在 ___ 年解密后適用本授權(quán)書。本文設(shè) 計(jì)了一種基于 PLC 的船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)。 本文設(shè)計(jì)的船舶電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)適用于中小型船舶 ,試用表明能達(dá)到船舶電站監(jiān) 控要求。 MCGS* 174。 從 2020 年到 2020年 5年間，我國的造船產(chǎn)童每年增長約 20%。 船舶電站由原動機(jī)、發(fā)電機(jī)以及配電板、信號處理板等組